[发明专利]用于定制轧制的可变厚度连续铸造

说明书

技术领域

本发明涉及用于定制轧制的可变厚度连续铸造。

背景技术

本部分提供与本发明相关的背景信息，其不一定是现有技术。

不同技术已经用于诸如汽车工业的制造的各种制造工艺，以降低车辆的重量，同时仍然保持其结构完整性。例如，定制轧制板坯通常用于形成需要满足专门负载要求的车辆的结构部件。金属薄板面板或板坯可轧制为预定厚度并且随后通过在一对模具之间挤压来轧制成形或者冲压以产生复杂三维形状部件。金属薄板材料因其理想特征而被选用，例如与金属合金相关的强度、延展性和其它性能。例如，汽车车身的B柱结构部件理想情况下在对应于乘坐者身体的部位呈现相对高的结构刚度，同时在处于或低于乘坐者座位的下部区域具有增加的变形性，以在施加力或冲击时利于低于座位水平线的B柱的屈曲。因为结构部件在不同区域具有不同的性能要求，这种部件可由组装在一起的多个不同片材制成或者由具有不同厚度的单个片材制成。

定制轧制板坯可以形成这种具有不同厚度、并且因此沿着面板或板坯具有不同机械性能的结构部件。定制轧制板坯具有优于诸如缝焊组件(其中不同片材被焊接在一起)的替代物的优点，优点在于其没有可以引起潜在薄弱区域或部位的焊缝或接缝，在潜在薄弱区域或部位可能发生腐蚀。另外，同缝焊板坯组件相比，定制轧制板坯可以在厚度方面提供更多转换或分阶变化，提供更多设计灵活性。作为非限制性实例，定制轧制板坯组件可用于形成车辆的结构部件，例如摇轨、结构柱(A柱、B柱、C柱和/或D柱)、铰链柱、车门、车顶、引擎罩、行李箱盖、发动机轨道和具有高强度要求的其它部件。

在用于形成定制轧制板坯的典型简化工艺中，金属薄板或带材可以进行轧制工艺，该轧制工艺沿着薄板或带材的长度产生不同厚度。在定制轧制之前，金属板材或带材被铸造、必要时处理、冷却并且随后轧制成具有均匀厚度的细长薄板或带材，其随后轧制成卷材。然后，板材通常在另一加工设备处被展开，并且受到定制板坯轧制加工。薄板穿过一个或多个冷轧工位，其中当薄板经过辊子时，可沿着带材的长度产生不同的厚度。然而，在常规工艺中，厚度在带材上沿横向或宽度方向保持恒定，并且只沿着带材的长度变化。当板材穿过或滚过时，厚度的任何改变通过改变和控制辊子之间的空隙纵长地形成在板材内。空隙的这种改变通常在定制辊摆动时实现。这种系统需要对辊子的动态精确控制，以控制空隙高度，并且不能在不同厚度之间提供平滑短暂的转换。另外，动态控制辊子系统和工艺的成本相当高。

期望研发用于形成结构部件的新替代方法，要求诸如定制轧制板坯的结构部件在不同区域呈现出可变性能，其中这种新工艺提供对厚度转换的优异控制，包括在薄板或带材上沿宽度方向严格控制厚度的能力。此外，期望通过较为便宜的工艺形成定制轧制板坯，与此同时具有提高的定制轧制板坯质量。

发明内容

本部分提供本发明的大体概述，而并非全面地公开其整个范围和所有特征。

在某些方面，本发明提供了形成具有定制厚度的高强度金属合金前体的方法。在连续铸造工艺中，该方法任选地包含使铸辊或铸坯的图案化表面与诸如液态高强度合金的液态金属接触。该接触固化了合金并且产生了压型带材。生成的固体压型带材限定纵向的纵长轴线和横切纵向的纵长轴线的横向的宽度方向轴线。在固体热带材中，与铸辊或铸坯的图案化表面的接触产生了横跨横向的宽度方向轴线的可变厚度轮廓。在某些方面，在固体带材中，该接触产生了横跨横向的宽度方向轴线的非对称厚度轮廓。横跨横向的宽度方向轴线的具有最大厚度(t_max)的第一区域与具有最小厚度(t_min)的第二区域的比大于或等于约2.3。该方法进一步包含冷却具有非对称厚度轮廓的压型带材以形成具有定制厚度的高强度金属合金前体，该金属合金前体可以被定制轧制成定制轧制板坯。